Как показывает практика, геотермальную энергию можно черпать лишь до определённой глубины и только в отдельных местах. Влезть поглубже в недра Земли мешают физика и особенности геологии. Недра становятся пластичными и текут, что исключает нормальную циркуляцию воды как носителя энергии. Учёные из Швейцарии сделали открытие, которое даёт надежду на неограниченный доступ к геотермальным источникам на запредельных глубинах.
Источник изображения: Quaise Energy
В нефтегазовой отрасли давно используется такой способ интенсификации добычи, как гидроразрыв. Но гидроразрыв работает только в том случае, если порода остаётся способной разрушаться, образуя трещины. Если порода ведёт себя как пластилин, что происходит по мере углубления, то гидроразрыв становится невозможен. Это означает, что закачать туда воду и нагреть её до температуры теплоносителя будет нельзя.
Между тем недра могут предоставить необходимое для работы геотермальной электростанции тепло практически везде, но только если решить проблему с прокачкой воды на целевой глубине. Современные геотермальные электростанции построены там, где тепло поднимается достаточно близко к поверхности или даже выходит наружу. Это районы с вулканической активностью. Проблема же получения условно бесконечной чистой энергии должна решаться в любом уголке планеты, например, на месте старой угольной электростанции со всей её электрической инфраструктурой, но сегодня это невозможно.
Источник изображения: EPFL
Группа учёных из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) провела условно натурные эксперименты, изучая, как ведёт себя горная порода на различных глубинах и насколько глубоко возможен гидроразрыв. Исследователи не бурили сверхглубокие скважины, что само по себе стало бы научным подвигом. Они воссоздали в лаборатории условия недр на разных глубинах, устанавливая в камере с образцом соответствующее давление и температуру. После воздействия на образцы экстремальными условиями учёные с помощью приборов изучали их внутреннюю структуру.
Осмотр образцов с помощью рентгеновской томографии
Как оказалось, горные породы даже на больших глубинах сохраняют способность растрескиваться. Они остаются достаточно хрупкими для применения технологии гидроразрыва до более высоких температур, чем требуется для глубинной геотермальной энергетики. Для решения энергетических проблем человечества необходимо нагревать воду до 400 °C, когда жидкость начинает вести себя как газ, оставаясь текучей. В лабораторных экспериментах учёные доказали, что теплоноситель можно будет закачивать до глубин с температурами вдвое выше. Другое дело, что соответствующих технологий и оборудования пока нет. Однако раз это в принципе возможно, прорывы в этом направлении не за горами.